Nivel Inicial. Contenidos

Nivel Inicial. Contenidos Serie N° 1. La química, una ciencia experimental, una ciencia exacta. Características. Ramas de la química. Materia. Cuerpo. Elemento. Símbolos. Átomo. Molécula. Sustancia simple, sustancia compuesta. Atomicidad. Compuesto químico. Mezcla. Diferencia entre mezcla y compuesto químico. Concepto de masa, volumen, densidad, peso específico, temperatura, presión. Diferencia materia – energía. Diferencia sustancia orgánica – sustancia inorgánica. Unidades. Unidades del Sistema Internacional. (SIMELA). Notación Científica.Escalas de temperaturas. Grados Celsius o Centígrados. Grados Kelvin. Estados de agregación de la materia. Teoría cinética molecular. Cambios de estado. Concepto de Punto de fusión. Concepto de Punto de ebullición. Sistemas materiales. Propiedades intensivas, propiedades extensivas. Clasificación de los sistemas materiales. Sistemas homogéneos y heterogéneos. Fase. Interfase. Soluciones. Soluto. Solvente. Concepto de solubilidad. Tipos de soluciones. Soluciones saturadas, no saturadas, sobresaturadas. Soluciones diluidas, concentradas. Separación de mezclas heterogéneas. Distintos métodos de separación. Transformaciones físicas y químicas. Transformaciones endotérmicas y exotérmicas. Reacción química. Descomposición química. Combinación química. Teoría atómica molecular. Modelo atómico de Bohr. Partículas fundamentales o subatómicas, electrón, protón, neutrón. Número atómico. Número másico. Isótopo. Estado fundamental. Distribución por niveles o capas. Ion. Anión. Catión. Clasificación de los elementos. Tabla de Mendeleiev. La ley periódica. Tabla periódica de los elementos químicos. Grupo. Período. Familias. Metales, no metales. Propiedades físicas de metales y no metales. Elementos representativos, de transición, de transición interna. Serie N° 2. Formuleo y nomenclatura. Óxidos. Hidrácidos. Hidruros. Hidróxidos. Oxoácidos. Sales. Oxosales. Nomenclatura tradicional o antigua, sistemática (IUPAC) o atomicidad, de los numerales de Stock. Ecuaciones químicas. Igualación de ecuaciones químicas, método por tanteo y método algebraico. Ecuaciones de síntesis, descomposición, combinación, óxidos con agua, neutralización ácidos con hidróxidos, combustión completa e incompleta. Propiedades comparadas de óxidos ácidos y óxidos básicos. Propiedades comparadas de ácidos e hidróxidos. Serie N° 3. Magnitudes atómico moleculares. Masas atómicas. Masas moleculares. Mol. Número de Avogadro. Composición centesimal, formula mínima y molecular. Composición centesimal de mezclas. Ley de Boyle. Leyes de Charles y Gay- Lussac. Ecuación de estado del gas ideal. Ecuación general del gas ideal. Volumen molar normal. Condiciones normales de presión y temperatura. Ley de Avogadro. Serie N° 4. Soluciones. Soluto. Solvente. Concentración de soluciones. Molaridad. Molalidad. Fracción molar. Partes por millón. g/100ml (% m/V), g/l, %m/m, %V/V. Estequiometría directa (sin pureza, sin reactivo limitante). Bibliografía básica Química Básica. Jorge. O. Milone Ed. Estrada 1988. Química 4. José M. Mautino, Ed. Stella. Química I. Mónica P. Alegría, Alejandro S. Bosack, María Alejandra Dal Fávero, Ricardo Franco, Mariana B. Jaul, Ricardo A. Rossi. Ed. Santillana 1999 Formulas químicas y razonadas. Faustino Beltrán, Ed. Plus Ultra 1992. Problemas de química resueltos. Ed. El coloquio. 1979 Química Básica. Di Risio y Cribelati. Librería Cúspide. Química 4. Aida Rolando- María René Jellinek .AZ Editores 1995 Química. Mortimer. Grupo editorial Iberoamericana 1983 Bibliografía de consulta Química. Sienko y Plane. Ed. Aguilar Temas de química general. Angellini. Benitez. Y otros Eudeba. 1995 Química. Raymond Chang. Ed. Mc. Graw Hill. 2007 Fundamentos de química. Ralph A. Burns. Ed. Prentice Hall. 1996 Química la ciencia básica. Problemas resueltos. M.D. Reboiras Ed. Paraninfos. 2008 Fundamentos de química. Steven S. Zumdahl. Ed. Mc. Graw Hill. 1993 Principios de química. Peters Atkins- Loretta Jones. 2006 Nivel 1. Contenidos. Temario completo del Nivel Inicial. SERIE Nº 1: Estados de la materia. Densidad de gases, líquidos y sólidos. Relación con la presión, el volumen y la temperatura: diagramas cualitativos. Ecuación de estado de gases ideales. Mezclas de gases ideales. Soluciones: composición, concentración de especies. Relación entre la solubilidad de sólidos y la temperatura (cualitativo). Expresión de la dependencia de la solubilidad de los gases con la presión. Reacciones químicas: conservación de la masa, rendimiento y pureza. Estequiometría, concepto de reactivo limitante. SERIE Nº 2: Compuestos: propiedades de óxidos, hidruros, ácidos, hidróxidos y sales de los elementos representativos. Enlace químico. Representaciones de Lewis. Geometría molecular: el modelo de repulsiones de pares de electrones de valencia (TREPEV). Energía de enlace. Propiedades periódicas: estado de agregación, radio atómico, temperaturas de fusión y de ebullición. Interacciones intra e intermoleculares. Enlace iónico y covalente. Fuerzas de London, dipolodipolo, enlace hidrógeno. SERIE Nº 3: Reacciones de combustión: energía liberada en las mismas, relación entre la energía producida y la masa de reactivos. Entalpía de reacción Reacciones de óxidos, sales, hidruros e hidróxidos con agua. Reacciones de neutralización: formación de sales a partir de ácidos y bases. Relación cuantitativa para la neutralización de ácidos y bases fuertes. SERIE Nº 4: Reacciones de óxido–reducción: reconocimiento de oxidantes y reductores en una reacción química. Leyes de la electroquímica: relación entre la carga y la corriente circulante, relación entre la carga y la masa. Introducción al concepto de pH. Relación cuantitativa entre el pH y la concentración de ácidos y bases fuertes. Relación cualitativa entre el pH y las constantes de acidez y de basicidad de ácidos y bases débiles. Criterios para ordenar soluciones según su acidez. Problemas combinados. Nota: Otros contenidos no especificados en este temario podrán incorporarse tanto en las series de ejercitación como en los exámenes, con una introducción apropiada que permita su abordaje. Bibliografía: Introducción a la Química, L.J. Malone, Ed. Limusa, (1995). Química General, P.W. Atkins, Ed. Omega S.A., Barcelona, (1992). Química General, 5a ed., K. Whitten, K. Gailey y R. Davis, McGraw Hill, (1998). Química Básica, C. Di Risio, M. Roverano e I. Vázquez, Ed. Educando, (2006) Química. Raymond Chang. Ed. Mc. Graw Hill. 2007 Nivel 2. Contenidos. Temario completo del Nivel 1. SERIE Nº 1: Estados de la materia: gases, líquidos y sólidos. Interacciones intermoleculares. Gases: ecuación de estado de gases ideales, suposiciones del modelo. Presiones parciales y ley de Dalton. Conservación de la masa: balanceo de ecuaciones (incluyendo reacciones redox), relación de masa y volumen, fórmulas empíricas, cálculos de concentración. Soluciones: composición, solubilidad de gases, de sólidos y de líquidos en líquidos. Equilibrio de fases: presión de vapor de un líquido y su dependencia con la temperatura. Leyes de Raoult y de Henry. Desviaciones positivas y negativas de las leyes de idealidad. Propiedades coligativas: elevación del punto de ebullición, disminución del punto de fusión, presión osmótica, determinación de masas molares. Aplicaciones. SERIE Nº 2: Conceptos básicos de Química Cuántica, átomos polielectrónicos y orbitales hidrogenoides. Configuración electrónica y tabla periódica: grupos principales, principio de construcción, principio de exclusión de Pauli, regla de Hund. Tendencias generales dentro de los grupos principales de la tabla periódica: electronegatividad, radio atómico, número de oxidación, puntos de fusión y de ebullición, energía de unión electrónica, energía de ionización, radio iónico. Enlace químico: Contribuciones covalentes y iónicas a la descripción acabada del enlace químico. Poder polarizante de cationes y polarizabilidad de aniones. Energética del Enlace Químico. Estructuras de Lewis: regla del octeto, minimización de la carga formal del átomo central, hipervalencia y resonancia. Teoría de Enlace de Valencia: enlaces σ y π, hibridización de átomos centrales (sp3, sp3d2, etc.). Fórmulas estructurales de las moléculas orgánicas. Isomería constitucional. Grupos funcionales. Nomenclatura. SERIE Nº 3: Termodinámica: Primer principio de la termodinámica, calor, energía y trabajo. Funciones de estado. Entalpía. Procesos. Capacidad calorífica. Ley de Hess y construcción básica de ciclos termoquímicos. Estado Estándar. Uso de entalpías de formación estándares. Entalpías de combustión, solución, solvatación, etc. Segundo principio de la termodinámica: definición de entropía. Entropía y desorden (ignorancia). Energía Libre de Gibbs. Relaciones entre G, H, T y S. ∆G como criterio de espontaneidad de procesos a p y T constantes. Cinética química: definición de velocidad de reacción. Ley experimental de velocidad: orden de reacción, constante de velocidad específica, factores que controlan la velocidad de reacción. Dependencia temporal de las concentraciones de reactivos y productos para reacciones de orden 0, 1 y 2. Ecuación de Arrhenius, concepto de coordenada de reacción y del estado de transición. Mecanismos de reacción: pasos elementales, determinación de reactivos, productos e intermediarios. Concepto del paso determinante de la velocidad, uso básico de la hipótesis de estado estacionario y preequilibrio. SERIE Nº 4: Equilibrio químico: modelo dinámico. Expresión de la constante de equilibrio en función de la concentración, de las presiones parciales y de la fracción molar. Constante de Equilibrio Termodinámica. Relaciones entre las distintas expresiones. Principio de Le Chatelier. Equilibrio ácido base (ácidos y bases débiles, grado de disociación, cálculos de pH, titulaciones ácido-base), equilibrio de precipitación (definición y cálculos de solubilidad, efecto del pH, de ión común y de formación de complejos). Equilibrio de electrodos: definición de fuerza electromotriz. Electrodos de 1ª y 2ª clase. Potencial estándar de electrodo. Electrodos de referencia. Ecuación de Nernst. Pilas. Predicción de reacciones rédox. Empleo de diagramas de Latimer. Concepto de dismutación y comproporción. Relaciones entre la constante de equilibrio, ∆E° y ∆G°. Dependencia de potenciales redox de sistemas acuosos con el pH y la presencia de agentes complejantes o precipitantes. Productos de reacción de los metales de los grupos 1 (IA) y 2 (IIA) con el agua y su basicidad. Productos de la reacción de los metales con los halógenos y el oxígeno. Productos de la reacción de óxidos de no-metales con agua y estequiometría de los ácidos resultantes. Anfoterismo. Bibliografía: Química General, 5ª ed., K. Whitten, K. Gailey y R. Davis, McGraw Hill, 1998. Química General, P.W. Atkins, Ed. Omega S.A., Barcelona, 1992. Química: Curso Universitario, B.M. Mahan y R.J. Myers Química Inorgánica, Shriver y Atkins, Ed. McGraw-Hill, Cuarta Edición, 2008. Química, R. Chang, 7ª ed., McGraw Hill (2004) Sub nivel 2-bis. Contenidos. Los contenidos de este subnivel corresponden al Temario completo del Nivel 2 MÁS los correspondientes a las Series 1 y 2 de Teoría del Nivel 3. Nivel 3. Contenidos. Temario completo del Nivel 2. SERIE Nº 1: Hidrocarburos alifáticos: Alcanos. Propiedades físicas. Libre rotación en torno al enlace simple carbono-carbono. Conformaciones. Tensión torsional. Repulsión de van der Waals. Reacciones: oxidación, calor de combustión; halogenación, reacciones en cadena. Hidrocarburos no saturados: Alquenos. Estructura y Propiedades. Reactividad. Adición electrofílica. Mecanismo. Adición de bromuro de Hidrógeno. Adición de ácido sulfúrico. Adición de agua. Transposiciones. Adición de halógenos. Ozonólisis oxidativa y reductiva. Alquinos. Estructura y Propiedades. Reactividad. Adición electrofílica. Reacciones de hidratación: Tautomería. Reacciones de acetiluros metálicos Cicloalcanos. Ciclopropano, ciclobutano. Teoría de tensiones de Baeyer. Ciclohexano. Conformaciones silla y bote. Factores que afectan la estabilidad de las conformaciones. Enlaces ecuatoriales y axiales. Química Analítica: Unidades de concentración. Diluciones. Ácidos y bases fuertes. Cálculo de pH. Neutralización de ácidos fuertes con bases fuertes. SERIE Nº 2: Isomería: Isómeros estructurales. Estereoisomería. Nomenclatura cis-trans y E-Z. Actividad óptica. Quiralidad. Enantiómeros. Modificación racémica. Configuración. Nomencladores R y S. Reglas secuenciales (Cahn, Ingold y Prelog). Diastereómeros. Estructura meso. Especificación de la configuración para compuestos con más de un centro quiral. Reacciones que involucran estereoisómeros. Mecanismos de reacción. Sustitución nucleofílica alifática. Reacción SN2: mecanismo y cinética. Estereoquímica, inversión configuracional. Reactividad. Impedimento estérico. Reacción SN1: mecanismo y cinética. Etapa determinante de la velocidad de reacción. Reactividad. Estereoquímica. Carbocationes: estabilidad relativa, transposiciones. SN2 y SN1: estudios comparativos. Eliminación. Reacción E2: Mecanismo. Orientación y reactividad. Reacción E1: Evidencias. Orientación E2 y E1. Estudios comparativos. Competencia Eliminación / Sustitución. Influencia del solvente, base, temperatura, etc.. Halogenuros de alquilo. Reactividad de los mismos para las reacciones de sustitución y eliminación. Propiedades y reacciones. Reactivos de Grignard y alquil–litio. Reacciones de adición nucleofílica. Química Analítica: Ácidos y bases monopróticos débiles. Sales de aniones o cationes hidrolizables. Cálculo de pH. Neutralización de ácidos débiles con bases fuertes. Neutralización de bases débiles con ácidos fuertes. Grado de disociación. Indicadores ácido-base. SERIE Nº 3: Compuestos aromáticos. Nomenclatura. Estabilidad del anillo bencénico. Calores de hidrogenación y de combustión. Carácter aromático. Regla de Hückel. Sustitución electrofílica aromática. Efectos de grupos sustituyentes. Determinación de orientación (regioselectividad). Determinación de la reactividad relativa. Clasificación de los sustituyentes. Orientación en bencenos disustituidos. Reacciones de nitración, halogenación, alquilación, acilación. Halogenación de cadenas laterales. Oxidación de cadenas laterales. Aplicaciones sintéticas Sustitución nucleofílica aromática. Mecanismo. Grupos activantes. Mecanismo bencino. Grupos funcionales y reacciones características. Alcoholes. Estructura y propiedades. Clasificación. Test de Lucas. Preparación. Reacciones de oxidación. Aplicaciones sintéticas. Aldehídos y cetonas. Estructura y propiedades. Reacciones de reconocimiento: Test de Fehling, Tollens, Iodoformo, 2,4-dinitrofenilhidracina. Preparación. Oxidación. Reducción. Adición nucleofílica de: reactivos de Grignard, cianuro, derivados de amoníaco, alcoholes; formación de cetales. Acidez del hidrógeno en α. Reacciones que implican carbaniones. Condensaciones aldólicas. Empleos sintéticos. Reacción de Wittig. Reacción de Cannizzaro. Aplicaciones sintéticas. Química Analítica: Soluciones reguladoras de pH, preparación, características y propiedades. Ecuación de Henderson. Equilibrio de precipitación. Constante del producto de solubilidad (Kps). Relación entre la solubilidad y Kps. Precipitación fraccionada. SERIE Nº 4: Acidos carboxílicos. Estructura y propiedades. Reacciones de reconocimiento. Ionización de los ácidos carboxílicos. Constante de acidez. Equilibrio. Efecto de sustituyentes sobre la acidez. Reducción de ácidos a alcoholes. Acidos dicarboxílicos. Equivalente de neutralización. Acidos grasos. Sustitución nucleofílica del acilo. Derivados de ácidos carboxílicos. Cloruros de ácidos. Estructura y propiedades. Reacciones de reconocimiento. Aplicaciones sintéticas. Ésteres y Lactonas: Estructura y propiedades. Reacciones de reconocimiento. Aplicaciones sintéticas. Condensación de Claisen. Hidrólisis ácida y alcalina (saponificación). Anhídridos. Estructura y propiedades. Reacciones de reconocimiento. Aplicaciones sintéticas. Amidas. Estructura y propiedades. Reacciones de reconocimiento. Reacciones Compuestos nitrogenados. Estructura. Clasificación. Propiedades físicas de las aminas. Sales de aminas. Reacciones de reconocimiento: Ensayo de Hinsberg. Métodos de obtención: Reducción de nitrocompuestos. Amonólisis de halogenuros. Aminación reductiva. Degradación de amidas según Hofmann. Aminas heterocíclicas. Basicidad de aminas. Efectos de sustituyentes sobre la basicidad. Reacciones de aminas con ácido nitroso. Sales de diazonio. Productos naturales. Lípidos, hidratos de carbono y proteínas. Propiedades físicas y reactividad química. Química Analítica: Soluciones de ácidos débiles polipróticos. Neutralización de ácidos débiles polipróticos con bases fuertes. Soluciones reguladoras. Efecto de ion común en los equilibrios de solubilidad. Equilibrios múltiples en sistemas acuosos: Solubilidad y pH; Solubilidad y formación de iones complejos. Bibliografía: Química Orgánica, J. Mc Murray, Grupo Editorial Iberoamericana,7ma Edición (2009). Química Orgánica, R.T. Morrison y R. N. Boyd, 5ª edición; Addison Wesley Iberoam. (1990). Química Orgánica, Paula Yurkanis Bruice, 5ta Edición Química Orgánica, Wade 7ma Ed. 2012 Volumen I y II Química Orgánica, Francis A. Carey 6ta Ed. 2006 Química Orgánica, Mary Ann Fox y J. K. Whitesell , 2° Ed. 2000 Química Orgánica, K. P. C. Vollhardt y N.E. Schore, Editorial Omega, 5ta Edición, 2006. Química. Raymond Chang. Ed. Mc. Graw Hill. 2007 Química General, Principios y Aplicaciones Modernas, R. H. Petrucci, F. G. Herring, J. D. Madura, C. Bissonnette, Pearson Educación S.A., 10º Edición (2011). Laboratorio (sólo en el Certamen Nacional) Manipulación de material común de laboratorio: Material de vidrio y porcelana (pipetas graduadas y aforadas, probetas, matraces aforados, bureta, aparatos de destilación, embudos comunes, embudos Hirsch y Buchner, vasos de precipitados, Erlenmeyer, balones, etc.). Material de hierro (pinzas, nueces, agarraderas comunes y Fischer, pies, mecheros Buchner y Mecker, trípodes, telas de calentamiento, etc.). Pera de succión y propipeta. Etc. Síntesis sencillas de compuestos inorgánicos y orgánicos. Preparación de soluciones y diluciones. Técnicas de separación y purificación: precipitación, filtración por gravedad y por succión, recristalización, extracción, destilación (fraccionada y por arrastre), cromatografía en columna, secado por calor y secado sobre plato poroso. Técnicas de identificación: punto de fusión, cromatografía en placa delgada y en papel, preparación de derivados. Técnicas analíticas: Volumetrías ácido-base (ácidos mono y polipróticos, bases mono y polihidroxiladas), por formación de complejos (EDTA como ligando) y rédox (iodimetría, dicromatovolumetría, permanganimetría). Conocimiento de las reacciones básicas involucradas en cada tipo de volumetría. Selección y uso de indicadores ácido-base, metalocrómicos y rédox. Procedimientos directos y por retorno. Cálculos. * Los contenidos experimentales aquí enunciados son de carácter general y no exhaustivos. En el Examen Experimental podrían utilizarse procedimientos y técnicas no enunciadas aquí, que serán debidamente aclaradas en el instructivo entregado a los estudiantes.